BackgroundIn late December, 2019, patients presenting with viral pneumonia due to an unidentified microbial agent were reported in Wuhan, China. A novel coronavirus was subsequently identified as the causative pathogen, provisionally named 2019 novel coronavirus (2019-nCoV). As of Jan 26, 2020, more than 2000 cases of 2019-nCoV infection have been confirmed, most of which involved people living in or visiting Wuhan, and human-to-human transmission has been confirmed.MethodsWe did next-generation sequencing of samples from bronchoalveolar lavage fluid and cultured isolates from nine inpatients, eight of whom had visited the Huanan seafood market in Wuhan. Complete and partial 2019-nCoV genome sequences were obtained from these individuals. Viral contigs were connected using Sanger sequencing to obtain the full-length genomes, with the terminal regions determined by rapid amplification of cDNA ends. Phylogenetic analysis of these 2019-nCoV genomes and those of other coronaviruses was used to determine the evolutionary history of the virus and help infer its likely origin. Homology modelling was done to explore the likely receptor-binding properties of the virus.FindingsThe ten genome sequences of 2019-nCoV obtained from the nine patients were extremely similar, exhibiting more than 99·98% sequence identity. Notably, 2019-nCoV was closely related (with 88% identity) to two bat-derived severe acute respiratory syndrome (SARS)-like coronaviruses, bat-SL-CoVZC45 and bat-SL-CoVZXC21, collected in 2018 in Zhoushan, eastern China, but were more distant from SARS-CoV (about 79%) and MERS-CoV (about 50%). Phylogenetic analysis revealed that 2019-nCoV fell within the subgenus Sarbecovirus of the genus Betacoronavirus, with a relatively long branch length to its closest relatives bat-SL-CoVZC45 and bat-SL-CoVZXC21, and was genetically distinct from SARS-CoV. Notably, homology modelling revealed that 2019-nCoV had a similar receptor-binding domain structure to that of SARS-CoV, despite amino acid variation at some key residues.Interpretation2019-nCoV is sufficiently divergent from SARS-CoV to be considered a new human-infecting betacoronavirus. Although our phylogenetic analysis suggests that bats might be the original host of this virus, an animal sold at the seafood market in Wuhan might represent an intermediate host facilitating the emergence of the virus in humans. Importantly, structural analysis suggests that 2019-nCoV might be able to bind to the angiotensin-converting enzyme 2 receptor in humans. The future evolution, adaptation, and spread of this virus warrant urgent investigation.FundingNational Key Research and Development Program of China, National Major Project for Control and Prevention of Infectious Disease in China, Chinese Academy of Sciences, Shandong First Medical University.

The unprecedented pandemic of pneumonia caused by a novel coronavirus, SARS-CoV-2, in China and beyond has had major public health impacts on a global scale [1, 2]. Although bats are regarded as the most likely natural hosts for SARS-CoV-2 [3], the origins of the virus remain unclear. Here, we report a novel bat-derived coronavirus, denoted RmYN02, identified from a metagenomic analysis of samples from 227 bats collected from Yunnan Province in China between May and October 2019. Notably, RmYN02 shares 93.3% nucleotide identity with SARS-CoV-2 at the scale of the complete virus genome and 97.2% identity in the 1ab gene, in which it is the closest relative of SARS-CoV-2 reported to date. In contrast, RmYN02 showed low sequence identity (61.3%) to SARS-CoV-2 in the receptor-binding domain (RBD) and might not bind to angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2). Critically, and in a similar manner to SARS-CoV-2, RmYN02 was characterized by the insertion of multiple amino acids at the junction site of the S1 and S2 subunits of the spike (S) protein. This provides strong evidence that such insertion events can occur naturally in animal betacoronaviruses.

Abstract COVID-19 was declared a pandemic on March 11 by WHO, due to its great threat to global public health. The coronavirus main protease (M pro , also called 3CLpro) is essential for processing and maturation of the viral polyprotein, therefore recognized as an attractive drug target. Here we show that a clinically approved anti-HCV drug, Boceprevir, and a pre-clinical inhibitor against feline infectious peritonitis (corona) virus (FIPV), GC376, both efficaciously inhibit SARS-CoV-2 in Vero cells by targeting M pro . Moreover, combined application of GC376 with Remdesivir, a nucleotide analogue that inhibits viral RNA dependent RNA polymerase (RdRp), results in sterilizing additive effect. Further structural analysis reveals binding of both inhibitors to the catalytically active side of SARS-CoV-2 protease M pro as main mechanism of inhibition. Our findings may provide critical information for the optimization and design of more potent inhibitors against the emerging SARS-CoV-2 virus.

Zika virus (ZIKV), a mosquito-borne flavivirus, is a current global public health concern. The flavivirus envelope (E) glycoprotein is responsible for virus entry and represents a major target of neutralizing antibodies for other flaviviruses. Here, we report the structures of ZIKV E protein at 2.0 Å and in complex with a flavivirus broadly neutralizing murine antibody 2A10G6 at 3.0 Å. ZIKV-E resembles all the known flavivirus E structures but contains a unique, positively charged patch adjacent to the fusion loop region of the juxtaposed monomer, which may influence host attachment. The ZIKV-E-2A10G6 complex structure reveals antibody recognition of a highly conserved fusion loop. 2A10G6 binds to ZIKV-E with high affinity in vitro and neutralizes currently circulating ZIKV strains in vitro and in mice. The E protein fusion loop epitope represents a potential candidate for therapeutic antibodies against ZIKV.

Despite the discovery of animal coronaviruses related to SARS-CoV-2, the evolutionary origins of this virus are elusive. We describe a meta-transcriptomic study of 411 bat samples collected from a small geographical region in Yunnan province, China, between May 2019 and November 2020. We identified 24 full-length coronavirus genomes, including four novel SARS-CoV-2-related and three SARS-CoV-related viruses. Rhinolophus pusillus virus RpYN06 was the closest relative of SARS-CoV-2 in most of the genome, although it possessed a more divergent spike gene. The other three SARS-CoV-2-related coronaviruses carried a genetically distinct spike gene that could weakly bind to the hACE2 receptor in vitro. Ecological modeling predicted the co-existence of up to 23 Rhinolophus bat species, with the largest contiguous hotspots extending from South Laos and Vietnam to southern China. Our study highlights the remarkable diversity of bat coronaviruses at the local scale, including close relatives of both SARS-CoV-2 and SARS-CoV.

COVID-19, caused by SARS-CoV-2, has resulted in severe and unprecedented economic and social disruptions in the world. Nucleocapsid (N) protein, which is the major structural component of the virion and is involved in viral replication, assembly and immune regulation, plays key roles in the viral life cycle. Here, we solved the crystal structures of the N- and C-terminal domains (N-NTD and N-CTD) of SARS-CoV-2 N protein, at 1.8 and 1.5 Å resolution, respectively. Both structures show conserved features from other CoV N proteins. The binding sites targeted by small molecules against HCoV-OC43 and MERS-CoV, which inhibit viral infection by blocking the RNA-binding activity or normal oligomerization of N protein, are relatively conserved in our structure, indicating N protein is a promising drug target. In addition, certain areas of N-NTD and N-CTD display distinct charge distribution patterns in SARS-CoV-2, which may alter the RNA-binding modes. The specific antigenic characteristics are critical for developing specific immune-based rapid diagnostic tests. Our structural information can aid in the discovery and development of antiviral inhibitors against SARS-CoV-2 in the future.

Two Viruses to Bind Structural studies of two different H7N9 influenza viruses isolated from humans—A/Shanghai/1/2013 and A/Anhui/1/2013—which have different amino acid sequences in the receptor binding site, provide data indicating that the virus is in transition with respect to host adaptation. The Shanghai virus was one of the first isolated in humans that binds avian receptor glycans with high affinity, but binds poorly to human receptors. However, the later Anhui isolates can bind both avian and human receptors at high affinity. Shi et al. (p. 243 , published online 5 September) show that four hydrophobic mutations contribute to acquisition of affinity for the human receptor by the virus hemagglutinin (HA) and confirm this effect in binding studies with virus particles. Further comparison of a mutant H7N9 A/Anhui/1/2013 HA with the bird flu H5N1 virus revealed the significance of some of the naturally occurring changes observed in circulating H7N9 viruses, which helps to explain how these viruses have been able to cause many severe human infections in a short time.

Abstract Protein-protein interactions are central, highly flexible components of regulatory mechanisms in all living cells. Over the years, diverse methods have been developed to map protein-protein interactions. These methods have revealed the organization of protein complexes and networks in numerous cells and conditions. However, these methods are also time consuming, costly and sensitive to various experimental artifacts. To avoid these caveats, we have taken advantage of the AlphaFold-Multimer software, which succeeded in predicting the structure of many protein complexes. We designed a relatively simple algorithm based on assessing the physical proximity of a test protein with other AlphaFold structures. Using this method, named AlphaFold-pairs, we have successfully defined the probability of a protein-protein interaction forming. AlphaFold-pairs was validated using well-defined protein-protein interactions found in the literature and specialized databases. All pairwise interactions forming within the 12-subunit transcription machinery RNA Polymerase II, according to available structures, have been identified. Out of 66 possible interactions (excluding homodimers), 19 specific interactions have been found, and an additional previously unknown interaction has been unveiled. The SARS-CoV-2 surface glycoprotein Spike (or S) was confirmed to interact with high preference with the human ACE2 receptor when compared to other human receptors. Notably, two additional receptors, INSR and FLT4, were found to interact with S. For the first time, we have successfully identified protein-protein interactions that are likely to form within the reassortant Eurasian avian-like (EA) H1N1 swine G4 genotype Influenza A virus, which poses a potential zoonotic threat. Testing G4 proteins against human transcription factors and molecular chaperones (a total of 100 proteins) revealed strong specific interactions between the G4 HA and HSP90B1, the G4 NS and the PAQosome subunit RPAP3, as well as the G4 PA and the POLR2A subunit. We predict that AlphaFold-pairs will revolutionize the study of protein-protein interactions in a large number of healthy and diseased systems in the years to come.

ABSTRACT Mollusca, the second‐most diverse animal phylum, is estimated to have over 100,000 living species with great genetic and phenotypic diversity, a rich fossil record, and a considerable evolutionary significance. Early work on molluscan systematics was grounded in morphological and anatomical studies. With the transition from oligo gene Sanger sequencing to cutting‐edge genomic sequencing technologies, molecular data has been increasingly utilised, providing abundant information for reconstructing the molluscan phylogenetic tree. However, relationships among and within most major lineages of Mollusca have long been contentious, often due to limited genetic markers, insufficient taxon sampling and phylogenetic conflict. Fortunately, remarkable progress in molluscan systematics has been made in recent years, which has shed light on how major molluscan groups have evolved. In this review of molluscan systematics, we first synthesise the current understanding of the molluscan Tree of Life at higher taxonomic levels. We then discuss how micromolluscs, which have adult individuals with a body size smaller than 5 mm, offer unique insights into Mollusca's vast diversity and deep phylogeny. Despite recent advancements, our knowledge of molluscan systematics and phylogeny still needs refinement. Further advancements in molluscan systematics will arise from integrating comprehensive data sets, including genome‐scale data, exceptional fossils, and digital morphological data (including internal structures). Enhanced access to these data sets, combined with increased collaboration among morphologists, palaeontologists, evolutionary developmental biologists, and molecular phylogeneticists, will significantly advance this field.

Summary Although a variety of SARS-CoV-2 related coronaviruses have been identified, the evolutionary origins of this virus remain elusive. We describe a meta-transcriptomic study of 411 samples collected from 23 bat species in a small (~1100 hectare) region in Yunnan province, China, from May 2019 to November 2020. We identified coronavirus contigs in 40 of 100 sequencing libraries, including seven representing SARS-CoV-2-like contigs. From these data we obtained 24 full-length coronavirus genomes, including four novel SARS-CoV-2 related and three SARS-CoV related genomes. Of these viruses, RpYN06 exhibited 94.5% sequence identity to SARS-CoV-2 across the whole genome and was the closest relative of SARS-CoV-2 in the ORF1ab, ORF7a, ORF8, N, and ORF10 genes. The other three SARS-CoV-2 related coronaviruses were nearly identical in sequence and clustered closely with a virus previously identified in pangolins from Guangxi, China, although with a genetically distinct spike gene sequence. We also identified 17 alphacoronavirus genomes, including those closely related to swine acute diarrhea syndrome virus and porcine epidemic diarrhea virus. Ecological modeling predicted the co-existence of up to 23 Rhinolophus bat species in Southeast Asia and southern China, with the largest contiguous hotspots extending from South Lao and Vietnam to southern China. Our study highlights both the remarkable diversity of bat viruses at the local scale and that relatives of SARS-CoV-2 and SARS-CoV circulate in wildlife species in a broad geographic region of Southeast Asia and southern China. These data will help guide surveillance efforts to determine the origins of SARS-CoV-2 and other pathogenic coronaviruses.